Детектирование нитроароматических соединений на функционализированных кремниевых нанотекcтурах

Аннотация

Подтверждено предположение, что прямая лазерная обработка материалов с помощью нано- и фемтосекундных (фс) лазерных импульсов в безводной неокисляющей среде, содержащей  функционализирующий агент (флуорофор с винильной функциональной группой), позволит выполнить одновременно тексурирование и функционализацию кремниевой поверхности. Эта идея реализована при создании так называемых индуцированных лазером периодических поверхностных структур (laser-induced periodic surface structures, LIPSS) в результате прямой абляции объемного кристаллического кремния, находящегося в растворе N-винилкарбазола в толуоле. Показано, что лазерная обработка с использованием линейно поляризованных импульсов фс-лазера позволяет получать LIPSS c ковалентно функционализированной поверхностью за счет протекания фотоиндуцированной реакции гидросилилирования. Уникальные структуры с иерархической шероховатостью (и, как следствие, антиотражающими свойствами), функционализированные сенсорным флуорофором, имеют прекрасные сенсорные характеристики за счет реализации эффекта поверхностно-усиленной флуоресценции.  Используя N-винилкарбазол в качестве функционализирующего агента, мы демонстрируем одноэтапное изготовление высокочувствительного (предел обнаружения 40 нМ) сенсора для выявления нитробензола в воде.